超滤和正渗透过程中有机物对膜污染的研究
超滤技术中膜污染的控制研究
超滤技术中膜污染的控制研究超滤技术是一种利用微孔膜过滤的分离技术,被广泛应用于饮用水处理、废水处理、食品加工、药物制备等领域。
在超滤过程中,随着膜孔的不断被污染,膜通量逐渐下降,膜阻力增加,最终导致膜的失效。
膜污染成为制约超滤技术应用的主要问题之一。
本文主要探讨超滤技术中膜污染的控制研究,旨在为超滤技术的应用提供参考和指导。
一、膜污染的类型膜污染是指在膜分离过程中,由于悬浮物、胶体、无机盐、有机物等杂质在膜表面或孔隙中沉积、吸附、结垢、胶结等构成的膜表面或孔隙部位的物质堵塞,导致膜通量下降、透过率降低的现象。
根据污染物在膜表面附着的方式,膜污染可以分为物理性污染、化学性污染和生物性污染三种类型。
1. 物理性污染物理性污染主要包括颗粒物的截卡和沉积、气泡的附着和悬浮物的覆盖等。
这些污染物使得膜孔阻塞、膜表面粗糙、膜孔径减小,从而导致膜通量下降。
化学性污染主要包括有机物和无机盐的结垢、胶结、凝聚等。
有机物和无机盐在膜表面或孔隙中沉积形成结垢,使得膜孔阻塞,降低膜的通透性。
生物性污染主要是微生物在膜表面或孔隙中产生生物膜,形成生物覆盖层,这些生物膜不仅增加了膜的阻力,还影响了膜的分离效果。
二、膜污染的控制方法针对不同类型的膜污染,可以采取不同的控制方法,包括物理清洗、化学清洗、生物防控等,下面将对各种方法进行详细介绍。
物理清洗是利用物理力学的方法去除膜表面和孔隙中的污染物,主要包括气泡喷洗、超声波清洗、高压水冲洗等。
这些方法能够有效地清除膜表面和孔隙中的颗粒物、气泡等物理性污染,恢复膜的通透性。
2. 化学清洗3. 生物防控生物防控是通过改变超滤工艺操作参数,抑制污染物在膜表面或孔隙中的附着和生长,减轻膜的生物性污染。
包括优化进料水质、调整进料水的PH值、加入抗生素等措施。
除了以上几种常见的膜污染控制方法外,还可以根据实际情况采取一些特殊的控制措施,比如改变超滤工艺参数、提高超滤流速、增加反冲洗频率等。
超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究共3篇
超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究共3篇超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究1超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究随着工业化和城市化的不断加快,水资源的供需矛盾不断加剧。
同时,水质也面临着日益严峻的挑战,其中藻类水华污染也不容忽视。
藻类水华是指水中藻类数量异常增加,形成一定密度的藻类生物群落的现象。
藻类会利用水中营养物质大量繁殖,使得水质急剧下降,造成环境污染、水生态系统的破坏,甚至对人体健康构成一定威胁。
针对藻类水华的处理方法很多,其中超滤是目前较为常见的一种处理方式。
超滤是一种压力驱动的膜分离技术,其微孔膜可以去除水中的悬浮物、胶体物质、大分子有机物和微生物等颗粒,同时保留水中的小分子有机物、无机盐等。
超滤的好处在于能够高效、快速地去除水中的污染物,同时使水质稳定,桥接了传统物理化学处理和后续的生物处理两个阶段,为水源净化提供了一条新的途径。
然而,超滤处理藻类水华也存在一些膜污染问题,主要表现为:1. 挂膜污染:藻类水华中含有大量的胶体质,粘附在膜上,导致膜孔阻塞,降低了膜通量和水处理效率。
2. 膜污染:当水中有较高的有机物和微生物时,容易滋生膜污染物质,使膜表面出现结垢,破坏膜分离效果。
3. 段污染:由于膜孔小,水通量低,容易在膜表面形成局部的水流沉积,导致局部压力过高,甚至发生膜猝发。
因此,膜污染是超滤处理藻类水华的关键问题之一。
为了更好地控制膜污染,可以从以下几个方面入手:1. 操作条件优化:包括温度、pH值、清洗剂种类和清洗时间等,从而减少反冲洗的次数和强度。
2. 先进的预处理措施:如氧化法、Fenton法、超声波等先进氧化技术(AOP)处理前进行预先处理,能够使膜污染物质变为容易分离的物质。
3. 对膜材料的优化:采用新型的膜材料,如纳米氧化锆膜(ZrO2),膜孔径比常规膜小,能够更有效地去除藻类水华中的胶体物质。
4. 膜回收:采用污染物的物理、化学、生物修复等方法,使膜恢复原来的性能。
微滤-超滤-纳滤膜组件中膜污染因素分析
微滤\超滤\纳滤膜组件中膜污染因素分析摘要:膜污染是影响膜技术得以推广应用的主要因素,其机理尚未完全清楚,本文综述了近年来关于膜污染的影响因素的研究成果,从膜的性质、膜、溶质和溶剂之间的相互作用、料液性质三方面因素对膜污染的影响进行了阐述,具体对膜材质、膜孔径、膜孔隙率、膜电荷性、膜亲疏水性、膜粗糙度、膜件结构等膜性质、膜与溶质间的相互作用以及料液温度以及料液流速与压力、pH等料液物理、化学性质对膜污染的影响进行了讨论。
关键词:膜组件; 膜污染; 因素分析Abstract: the membrane pollution is affecting membrane technology to the main factors of application, the mechanism is not entirely clear, this paper reviewed recent film about the effects of the pollution of the research achievements of factors, from the nature of the film, film, solute and solvent, the interaction between the liquid materials properties of three factors the effects of the pollution of the membrane were introduced, on specific membrane materials and membrane aperture, membrane porosity, membrane charge sex, film or water, membrane roughness, membrane a structure, film and film properties of the interaction between the solute and material liquid temperature and velocity and pressure, the liquid materials such as pH material liquid physical and chemical properties of the effects of the pollution of the film are discussed.Keywords: membrane module; Membrane pollution; Factor analysis膜污染主要是由于流体在分离膜表面的浓差极化和流体中溶质与膜面间的相互作用所引起的。
水处理中超滤膜污染成因及其控制方法研究
水处理中超滤膜污染成因及其控制方法研究摘要:超滤膜的污染问题一直困扰着水处理领域的发展,不仅会降低膜的性能,还会对膜的使用寿命造成严重的损害。
为此,本文将深入探讨超滤膜的污染机理,并提出一系列有效的控制措施,包括膜前预处理、膜清洗、改性膜的应用,以及超滤和其他工艺的联合控制,从而有效地减少膜的污染,并为未来的膜污染防治提供可靠的参考。
关键词:超滤;膜污染;预处理;膜清洗;改性膜引言:超滤膜的孔径介于20~50nm之间,它可以有效地去除大部分颗粒和胶体,并且具有较低的驱动压力,从而有效地保证饮用水的安全性。
然而,由于孔径狭小,超滤膜会截留或吸附溶液中的大分子污染物,而且还会与水中的污染物发生反应,导致膜孔径变小、堵塞甚至破坏膜结构,从而降低了膜的渗透通量,严重阻碍了膜技术的发展和膜产业的发展。
随着环境污染日益严重,膜污染已经成为限制超滤技术应用的主要因素之一,因此,有效地解决膜污染问题显得尤为重要。
一、超滤膜污染机理及类型(一)膜污染的形成机理“膜污染”通常指的是在超滤过程中,由于某些因素,如固态颗粒、有机物和大分子物质,会对膜造成损害,从而影响其透水和分离能力。
这些因素可以通过机械截留和物理化学反应来产生影响,并可能会导致膜的孔径减小甚至堵塞。
当污染物从超滤膜表面渗入时,较小的颗粒会被超滤膜捕获,而较大的颗粒会被截留,从而使得污染物在超滤膜表面的浓度不断上升,最终超出膜内的主要浓度,形成一个明显的浓度梯度。
随着超滤膜的使用时间延长,其表面上的微粒会积聚,这会增加滤水的阻力,从而导致膜的污染程度加剧。
通常,膜污染的机制可以分为滤饼过滤、完全堵塞、中间堵塞和标准堵塞四种类型[1]。
(二)膜污染类型在实践中,膜污染的类型可按照污染物种类分为固体颗粒污染、有机污染、无机污染和微生物污染。
此外,膜污染还可以根据其形成的位置来划分,如表面沉积污染和内部阻塞污染。
膜污染还可以根据其是否能够被消除来划分,如果是,则属于可消除性污染。
中空纤维超滤膜膜污染的研究中空纤维超滤膜膜污染的研究
(二) 实验过程及方案分析
1
Байду номын сангаас
实验准备
方案一 2
方案二 3
方案三 4
一 实验准备
1 实验装置仪器
1——滤料池; 2——抽水泵; 3——流量计; 4——流量调节
阀; 5——压力计; 6——超滤膜组
件; 7——电子天平
2 实验试剂
00..11%%HHCCLL 00..11%%NNaaOOHH 00..11%%柠柠檬檬酸酸 00..88%%EEDDTTAA
方案一结论:
压力过高,污泥浓度过高,导致膜破裂,造 成出水浑浊,通量剧增,通量恢复率超过1。
因此: 降低实验压力,压力范围定在0.08MPa以 下; 污泥稀释5倍; 改进方案,得到实验方案二。
三 实验方案二
物理清洗和化学清洗对比
纯水过滤
污水过滤
化学清洗
纯水过滤
纯水过滤 清水反冲洗
方案二结果
P=0.045MPa
随着人们对水处理要求的提高,目前超滤膜的使用 领域正在快速扩大
2 超滤原理
静压差的作用下, 原料溶剂和小分子 B的溶质粒子从高
压的料液透膜
大分子A的溶质粒 子组分被膜所阻
截
通过UF膜 达到分离
目的
3 超滤膜的污染机理
(l)筛分过程——溶质在膜表面的机械截留过程 (2)吸附污染——污染物覆盖于膜的内表面 (3)堵塞——膜孔受到了一定程度的填塞,膜的透水
四 实验方案三(最终) 化学清洗剂的清洗效果研究
纯水过滤
污水过滤
纯水过滤
纯水过滤
试剂清洗
方案三结果: 膜2(16根 膜面积A=0.03016m2)
压力/MPa
超滤膜污染的主要成因分析
超滤膜污染的主要成因分析作者:朱轩慧唐玉兰来源:《科技风》2017年第12期摘要:膜污染是制约膜应用的主要原因,综述了膜污染的主要成因和改性方法,并对控制膜污染进行了展望。
关键词:膜污染;膜寿命;膜改性膜的分离技术因为具有节能、高效、清洁等优点,而被许多研究者关注。
膜的分离技术早在20世纪初就出现了,20世纪60年代后迅速崛起。
迄今,已在各个领域广泛应用,如水处理、食品、环保、能源、电子、医药、化工、石油、生物、冶金、仿生等领域,而且在各个领域都发展的很快。
然而,膜的寿命和膜污染严重制约了其应用,尤其是水处理领域。
一、膜污染及改性方法超滤膜受到污染的原因主要有以下三个方面:表面的附着、颗粒的阻塞、表面的吸附;如果一个膜能够最大限度的克服这三个方面的污染,那么这个膜只要通过最简单的反冲洗就可以达到非常理想的清洗效果,从而可以更好的应用于大规模的水处理工程中。
第一,表面的附着,在实际滤水过程中,可以通过定期加入次氯酸钠来杀菌,这个方法可以用来杜绝膜的表面吸附着;第二,在膜的制造过程中,可以通过严格的质量检验,观察到如果膜的孔径分布很窄,并且没有大孔缺陷,就能很高效的克服颗粒的阻塞;第三,为了克服表面的吸附,可以利用亲水性永久的膜材料,通过这种方法可以很好的克服膜表面的吸附对膜造成的污染。
如果克服了这三方面的污染问题,也就能保证了超滤膜组件在大规模水处理工程应用中的可靠性。
膜污染是膜过滤技术的一个主要挑战。
在膜操作期间,胶体、微生物和天然有机物质(NOM)的积累是结垢的主要原因。
当膜污染累积时,流量下降并且操作压力也会增加。
如果膜很脆弱,容易损坏,则需要更频繁的进行物理和化学清洗,而最终会导致更短的膜寿命。
因此,已经进行了许多研究来改善膜的耐污染性。
根据过去的研究,膜污染主要是由骨架材料的内在疏水性引起的。
几个研究已经表明,膜污染的抗性可以通过增加膜的亲水性来改善。
已经有研究证明了几种方法可以改善膜的亲水性。
三种有机物对超滤膜污染的界面作用研究_高伟
三种有机物对超滤膜污染的界面作用研究高伟1,梁恒2,李圭白1,2(1.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150090;2.城市水资源开发利用<北方>国家工程研究中心,黑龙江哈尔滨150090)摘要:对腐殖酸、多糖类物质、蛋白质类物质所引起的超滤膜初期污染进行了比较,并对有机物和超滤膜的Zeta 电位、接触角进行了测试,进而依据扩展DLVO (XDLVO )理论分析了三种有机物与超滤膜之间的界面自由能和界面作用力,并解释了三种有机物在相同运行条件下造成不同膜通量下降的相关机制。
研究表明,三种有机物与超滤膜之间均存在较强的双电层斥力,但范德华力和酸碱力则各不相同。
总界面力的作用范围不同是海藻酸钠形成较强膜污染的主要原因;蛋白质和腐殖酸与超滤膜之间总界面力的作用范围相当,但蛋白质与超滤膜之间相对较小的双电层斥力势垒可能是蛋白质相对腐殖酸更易造成膜污染的原因。
应用XDLVO 对超滤膜污染机制的研究会为膜污染控制策略的选择提供一定的理论依据。
关键词:有机物;超滤膜;膜污染;界面作用中图分类号:TU991文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2013)09-0066-04基金项目:佛山市院市合作项目(2011BY100291);禅城区产学研项目(2011B1031)Interface Effect of Three Organic Matters on Ultrafiltration Membrane FoulingGAO Wei 1,LIANG Heng 2,LI Gui-bai 1,2(1.State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment ,Harbin Institute of Technology ,Harbin 150090,China ;2.National Engineering Research Center of Urban Water Resources ,Harbin150090,China )Abstract :The initial ultrafiltration (UF )membrane fouling caused by humic acid ,polysaccha-rides and proteins was compared.The Zeta potential and contact angle of the organic matters and the UF membrane were determined.Extended DLVO theory was adopted to analyze the cohesion energy and in-terface forces between each type of organic matter and UF membrane.The mechanisms for different mem-brane flux declines caused by the organic matters under the same operation condition were explained.A strong electrical double layer repulsion existed between the organic matters and the UF membrane ,but the LW energy and acid-base energy differed.The different effective ranges of the total interface forces were the main mechanism for strong membrane fouling caused by sodium alginate.The same effective ran-ges of the total interface forces applied to protein ,humic acid and membrane fouling.Compared with hu-mic acid ,protein easily caused membrane fouling because of the small repulsive force barrier between protein and UF membrane.Understanding the membrane fouling mechanism by XDLVO theory will bene-fit the choice of the fouling control strategy.Key words :organic matter ;UF membrane ;membrane fouling ;interface effect第29卷第9期2013年5月中国给水排水CHINA WATER &WASTEWATER Vol.29No.9May 2013很多研究报道了不同影响因素对膜污染的影响[1 4],但关于污染物引起超滤膜膜污染时的界面作用则多集中于电性或亲疏水性等片面的特性,对于污染物与超滤膜界面上的作用力则研究较少。
水中天然有机物对超滤膜污染研究
s n r e i e fc f n r a i mi e a o o i o n f u i g w s i v sia e .F a h e mb a e d fP y e g t f t o g nc n rlc mp st n o o l a e t td lts e tme r n sma e o ES c e o i i n n g w su e ee p r n f mb a e f u i g t e i f e c so u c a i n ac u in n t e fu ig w r a sd i t x e i t n h me o me r n l , h n u n e f mi cd a d c li m so o l e e o n l t eme r n u o l e o e i dt 8 o e i i a mb a ef x a d 05 f Na .h mb a ef xc u d r c v r 9 % f h n t l l e o t i me r n u . l
sud e i g smu ae U' c t r a d t h mia la i gwa ro me . e r s lss we h t n e h t id usn i l td S la ewa e , n hec e c lce n n spef r d Th e u t ho d t a ,u d rt e f c n ii nt a , h H au s7. t ema sc n e ta in o mi c d wa 5 mg o d to h t t e p v l e wa 8, h s o c n r to f hu c a i s 1 /L, heo e ai n p e s r s t p r t r s u ewa o 0 1MPa t e ma sc n e ta in o ac u in s4 mmo / t e me . , h s o c n r to f li m o swa c l L, h mbrn o ln st e mo ts ro s a d t e a e f u i gwa h s e i u , n h me r n u e r a e o b l w 0 o h n ta mbr n u fe 0 mi .Ate e wa h d wi 1mo / o mb a e f xd c e s dt eo 6 % f ei iilme l t a ef xa tr 1 n i rb s e t 0. l L f l h
超滤技术处理过程中的膜污染及减缓技术概述
超滤技术处理过程中的膜污染及减缓技术概述******************摘要:超滤技术是一种基于物理筛选和微滤原理的膜分离技术,它利用膜两侧的压差去除水中的杂质,从而实现大小物质的分离。
它具有处理效果好、分离效率高、微生物安全性高、压力要求低、节能环保、易于自动化控制等优点。
世界上第一座超滤膜水厂建成后,超滤技术在世界各地得到了迅速发展。
我国对超滤技术的研究起步较晚,但近年来发展迅速。
目前已广泛应用于饮用水处理、高级污水处理、含油废水处理和海水淡化。
超滤技术已在杭州、北京、天津、无锡、甘肃、内蒙古等全国各地的水处理厂得到应用。
超滤膜作为超滤技术的核心部分,其孔径一般为1~100nm,通常属于不对称膜,分为功能层和支撑层两部分,分别起截留和支撑作用。
在超滤工艺的应用中,存在着小分子物质去除效率低、超滤膜污染等问题。
超滤膜污染后,处理效果变差,处理效率降低,出水水质达不到标准。
此外,影响膜污染的因素很多,包括进水水质、污染物类型、膜的结构和性能,因此膜污染已成为制约超滤技术进一步广泛应用的主要问题。
本文综述了国内外膜污染的原因、超滤膜污染的污染物及主要控制措施,以期为超滤技术的进一步发展提供重要依据。
关键词:超滤技术处理;膜污染;减缓技术1 超滤膜污染原因超滤膜污染的原因非常复杂,涉及水中杂质、水本身和超滤膜之间的交叉作用。
采用超滤技术进行水处理时,基于物理和机械筛选原理的超滤膜将粒径大于膜孔径的大分子杂质截留在入口侧的膜表面,形成滤饼层,降低膜通量。
当膜表面周围区域杂质含量过高时,也会发生浓差极化,使处理效果变差。
当杂质的粒径接近或小于膜孔径时,一些杂质会吸附在膜孔中,导致膜孔堵塞,降低处理效率。
根据物理方法能否去除污染物,膜污染可分为可逆污染和不可逆污染。
一些学者还将膜污染分为三类:可去除污染、不可去除污染和不可逆污染。
这种分类方法认为,任何方法都无法消除不可逆污染。
超滤技术的运行方式和条件也会影响膜污染。
正渗透处理生活污水过程中的膜污染研究
s o l u t i o n( AL — F S ) . Af t e r l o n g - t e r m o p e r a t i o n wi t h t h e c o n i f g u r ti a o n o f AL — F S , b o t h o f t h e me r h b r ne a s u r f a c e s we r e f o u l e d ,
2 . 4 9 , 2 . 4 0 , 0 . 0 5 r n g / L . 说 明正渗 透采 用海 水为 驱动 液处 理生 活污 水具 有一 定 的应用 前景 .
关键词 : 正渗透 ;驱 动液 ;海 水 ;生活 污水 处理 ;膜 污染 中图分 类号 :X7 0 3 . 1 文 献标识 码 :A 文 章编 号 :1 0 0 0 — 6 9 2 3 ( 2 0 1 3 ) 1 2 - 2 1 7 0 - 0 6
Ab s t r a c t :F l u x nd a me mb r ne a f o u l i n g o f f o r w a r d o s mo s i s( F 0 ) t r e a t i n g mu n i c i p a l w a s t e wa t e r u s i n g s e a wa t e r a s d r a w
wh i c h wa s t e h ma j o r c o n t r i b u t o r t o t h e l f u x d e c l i n e , nd a p o s s i b l y c o mp o s e d o f b a c t e r i a , o r g ni a c ma a e  ̄, i n o r g a n i c
超滤膜污染的主要成因分析
染 。如果克服了这三方面 的污染 问题 , 也 就能保证 了超滤膜 组 件在大规模水处理工程应用 中的可靠性 。 膜污染是膜过滤技术 的一个 主要挑 战。在膜操作 期间 , 胶 体、 微 生物和天然有机物质 ( N O M) 的积 累是结垢 的主要原 因。 当膜污染 累积时 , 流量下降并且操 作压力也会 增加 。如果 膜很 脆弱 , 容易损坏 , 则需要更频繁 的进行物理和 化学清洗 , 而最终 会导致更短 的膜 寿命 。因此 , 已经进行 了许多研 究来改 善膜 的 耐污染性 。根据 过去的研 究 , 膜污染 主要是 由骨架材料 的 内在 疏水性 引起 的。几个 研究 已经表 明, 膜污染 的抗性可 以通过增 加膜 的亲水性来 改善 。已经有 研究 证 明了几种 方 法可 以改善 膜 的亲水性 。这些方法可 以分为表 面涂 层 , 表 面接枝 和界面 聚 合 。但 是 , 这些方法具有几个 缺点 。 例如 , 表 面涂层 是使用 物理 吸 附, 从溶 液涂 覆薄 膜上 的水 溶性聚合物或表面 活性剂 的薄层 , 涂 层通 常是 不稳 定 的, 并 且 可 以在膜操作期 间被洗掉 。为 了在 膜表面上 引入官 能团 , 表 面 接枝需要额外 的步骤 , 例如 U V光 引发 , 氧 化还 原引 发 , 射 线 引发或等离子体 引发 , 这使得表面接枝不 适用 于大规模工业 制 造 。界面聚合通 常在 高度危 险 的条件 下进行 。最 近应 用 于改 善膜 的亲水性 的另一 种方法是共混 改性。在共混改 性方法 中 , 在膜制备过 程中 , 在膜 浇铸溶液 中加 入添加 剂 ( 例 如亲水 性聚 合物, 两亲性聚合物和 两性离子 聚合 物 ) 当将共 混 改性方 法与 其 它改性方 法 比较时 , 共混改性方法 是简单 的并且适 用于大规 模 工业 制造 。 在共混改性 中, 共 聚物 已经 用于改善 超滤膜 的亲水性 。几 个 研究表明 , 通过 将共 聚物加 入到 流延涂 料 中 , 通 过相 转化技 术浇铸 的膜 的亲水性和耐污染性 已经显 着改善。
超滤膜污染成因及改性措施研究进展
超滤膜污染成因及改性措施研究进展寇相全(哈尔滨工业大学建筑设计研究院,哈尔滨 150090)摘要:超滤膜因其优越的性能,广泛应用于生物制品、医药制品和食品工业的分离、浓缩以及纯化环节。
然而,膜污染问题一直制约着超滤膜的进一步发展。
在膜污染发生之前,可以通过化学改性(等离子改性、表面涂层包覆改性、共混改性)的方法来改善膜的防污性能。
文章综合国内外的相关研究成果,介绍了超滤膜的污染形式以及改性方法。
关键词:超滤膜;膜污染;膜改性中图分类号:X701 文献标志码:A 文章编号:1006-5377(2021)03-0054-04超滤膜作为一种安全、便捷、高效的分离工具,在水体净化和污染物处理方面得到了长足发展和广泛应用[1, 2]。
“超滤”这个术语在1907年由Benchold首次提出,它指的是静水压促使液体通过半透膜[3]。
这种分离技术针对的是分子量较高的分子和悬浮固体,具体取决于特定膜所规定的截留分子量(MWCO),以及其他由膜性质所决定的因素,如分子形状、电荷和流体动力条件[4]等。
超滤膜实现分离的主要原理是尺寸排除与筛选,然而,由于可能存在各种化合物,粒子和膜之间可能发生各种各样的反应,这些反应的存在也可能会对分离过程产生影响。
通过扫描电镜观察到超滤层是一层均匀的海绵层,具有良好的附着力,适宜厚度约为9mm(见图1)[4]。
图1 超滤膜膜孔结构1 超滤膜的污染1.1 污染形式超滤膜污染通常是通过吸附、堵塞孔洞、形成滤饼或凝胶等产生的。
当溶质、粒子与膜之间存在特定的相互作用时,就会发生吸附。
这是分离蛋白质和腐殖酸(HA)等大分子时的常见问题,通常是不可逆的[5]。
如果不进行化学清洗,被此类大分子污染的膜就无法恢复。
由于超滤膜的孔径大小与许多大分子相当,孔内吸附引起的内污染是造成超滤膜整体通量下降的主要原因之一。
吸附的热力学性质使其区别于其他形式的沉积,这些沉积是由施加在沉积物上的外力造成的,而不是热力学平衡的结果[6]。
正渗透膜生物反应器膜过滤实验研究
正渗透膜生物反应器膜过滤实验研究一、前言膜技术是一种新兴的分离技术,在化工、环保、食品等领域有着广泛的应用。
正渗透膜在生物反应器中的应用备受关注,正渗透膜可以有效地分离污水中的有机物质、微生物等,对生物反应器的脱水和浓缩有着重要的实际意义。
关于正渗透膜生物反应器膜过滤方面的实验研究尚未有深入的探讨,因此需要对其进行系统性的研究。
本文将对正渗透膜生物反应器膜过滤实验研究进行探讨,为生物反应器处理废水提供理论基础和实践指导。
二、实验目的1.分析正渗透膜在生物反应器中的应用特点和优势;2.验证正渗透膜对废水中有机物质和微生物的分离效果;3.探讨正渗透膜在生物反应器中的膜过滤参数和操作条件。
三、实验原理1.正渗透膜的应用特点正渗透膜是一种高分子聚合物膜,其孔径比较小,能够有效地截留废水中的有机物质、微生物等污染物,具有较高的选择性和渗透性能。
在生物反应器中,正渗透膜被广泛应用于膜生物反应器、膜生物反应器等装置中,能够实现对污水的脱水和浓缩,减少污泥的产生,达到能源和资源的可持续利用。
正渗透膜在生物反应器中具有重要的应用前景和市场价值。
2.正渗透膜生物反应器膜过滤原理正渗透膜生物反应器膜过滤是利用正渗透膜对废水进行膜过滤,将有机物质、微生物等分离出来,达到净化水质的目的。
在此过程中,需根据废水的特性和膜的性能进行适当的操作条件和参数的设置,如正渗透膜的孔径大小、渗透压、通量等,以实现最佳的膜过滤效果。
3.实验操作步骤(1)准备正渗透膜生物反应器膜过滤实验器材和试剂,包括正渗透膜、废水样品、膜过滤装置及辅助设备等;(2)将废水样品装入膜过滤装置中,通过正渗透膜进行膜过滤实验,记录下膜过滤的操作条件和参数;(3)收集经过正渗透膜膜过滤后的废水样品,进行分析化验,测定过滤后的水质和废水中的有机物质、微生物等污染物的变化;(4)对实验结果进行分析和总结,探讨正渗透膜在生物反应器中的应用效果和存在的问题。
四、实验内容1.正渗透膜对废水中有机物质的分离效果利用正渗透膜生物反应器膜过滤装置对不同浓度的废水样品进行膜过滤实验,记录下膜的透过率和截留率,测定膜过滤后水样中有机物质的含量变化,并分析其分离效果。
不同有机物组分对膜污染影响的中试研究.
以明显看出,反冲洗水中的强疏水和极性亲水组分明显高于弱疏水和中性亲水。
这结果说明,虽然膜截留了较多的强疏水组分,但反冲洗将它们从膜中冲洗出而虽然膜截留了较少的中性亲水组分,但反冲洗去;较难将它们清洗掉,导致中性亲水组分逐渐在膜内累积。
吸附是有机物累积在膜内的主要机理。
强疏水性组分主要由腐殖酸构成,而腐殖酸有羧酸等极性基带有负电荷,而膜表面一般呈负电荷。
由于同性团,决定了强疏水组分与膜之间的结合较弱,因而相斥,反冲洗很容易将它们从膜内清洗出去。
中性亲水组分的有机物如碳水化合物,对膜的亲和力大于腐殖]21。
酸,因而较难为膜的水力清洗所去除[只能有效缓解可逆污染,这从它可有效去除强疏水和极性亲水组分得到解释,但它无法缓解甚至促进了不可逆的膜污染,这不仅是由于它较难去除中性亲水性有机物,还因为投加混凝剂所残留的高价金从而加重了不可逆污染。
属离子会沉积在膜内,表2金属含量分析项目原水沉后水膜出水反洗水酸洗水次氯酸钠清洗水MnMgCaAlNaKFe////////mL/mL/mL/mL/mL/mL/mLggggggg001018.61931.63<0.0.0.056.5152745.001018.23329.390.0533.6836<0.0.45.00101124429.290.0554.46879<0.0.8.44.00101136329.320.0715.46307<0.0.8.45.12.169.5221.45142.2455.839.177277.0.0540591140.4072.7960.1.5.4412.6处理过程中的3D荧光光谱的分析位置及其分布3DEEM可以通过荧光峰强度、[3]情况提供丰富的水质成分信息。
综合C和oble2[]24,等人对多种溶解性有机物的分析可知腐Hudson殖类荧光峰主要出现在发射波长较长的区域(Em>,而蛋白类荧光峰主要出现在发射波长较短400nm)。
对不同荧光区域所代表的的区域(Em<380nm)图11反冲洗水中的有机物各组分物质成分、相对分子质量和亲疏水性等信息,前人进行了大量的研究。
水中天然有机物对超滤膜污染研究
j‘塞交通太堂砸±堂焦i盆奎鳌盒金属高王盟膳洼透性能的毖响
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图3.2钙离子对膜通量的影响
Fig.3.2EffectsofCa2+onthemembrane
flux
IE塞奎通太堂亟±堂焦i金奎鳌金金属彦王盈朦滏透挂能数髭响3.3.4钙离子的去除效果
在超滤过程中,钙离子的去除效果如图3.6所示:
20
18
16
14
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4
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3.3.5膜表面污染状态
最后,观察本试验研究的污染膜SEM图。
图3.7膜表面污染物的电镜扫描照片:
Fig.3.7.SEMimagesofdeposits011fouledmembranes:
最后,观察本试验研究的污染膜SEM图。
从图3-6可以看出,料液中不含Ca2+时,膜表面污染物较少,而且形成薄而密的凝胶层;当料液中含有Ca2+时,随着ca2+浓度增加,膜表面吸附污染物增多,形成松散的滤饼层,并随ca2+浓度增加而增厚。
正如前所述,随着Ca2+浓度增加,钙离子与腐植酸之间的络合作用更加强烈,聚合体分子内排斥力减少,产生了较大颗粒的高分子物质,在膜表面形成松散的渗透性较高的滤饼层,并且大分子聚合体不断被膜表面松散的滤饼层截留而无法到达膜孔内部,因此减缓了膜污染,而且提高了腐植酸的去除率。
三种有机物对超滤膜污染的界面作用研究_高伟
三种有机物对超滤膜污染的界面作用研究高伟1,梁恒2,李圭白1,2(1.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150090;2.城市水资源开发利用<北方>国家工程研究中心,黑龙江哈尔滨150090)摘要:对腐殖酸、多糖类物质、蛋白质类物质所引起的超滤膜初期污染进行了比较,并对有机物和超滤膜的Zeta 电位、接触角进行了测试,进而依据扩展DLVO (XDLVO )理论分析了三种有机物与超滤膜之间的界面自由能和界面作用力,并解释了三种有机物在相同运行条件下造成不同膜通量下降的相关机制。
研究表明,三种有机物与超滤膜之间均存在较强的双电层斥力,但范德华力和酸碱力则各不相同。
总界面力的作用范围不同是海藻酸钠形成较强膜污染的主要原因;蛋白质和腐殖酸与超滤膜之间总界面力的作用范围相当,但蛋白质与超滤膜之间相对较小的双电层斥力势垒可能是蛋白质相对腐殖酸更易造成膜污染的原因。
应用XDLVO 对超滤膜污染机制的研究会为膜污染控制策略的选择提供一定的理论依据。
关键词:有机物;超滤膜;膜污染;界面作用中图分类号:TU991文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2013)09-0066-04基金项目:佛山市院市合作项目(2011BY100291);禅城区产学研项目(2011B1031)Interface Effect of Three Organic Matters on Ultrafiltration Membrane FoulingGAO Wei 1,LIANG Heng 2,LI Gui-bai 1,2(1.State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment ,Harbin Institute of Technology ,Harbin 150090,China ;2.National Engineering Research Center of Urban Water Resources ,Harbin150090,China )Abstract :The initial ultrafiltration (UF )membrane fouling caused by humic acid ,polysaccha-rides and proteins was compared.The Zeta potential and contact angle of the organic matters and the UF membrane were determined.Extended DLVO theory was adopted to analyze the cohesion energy and in-terface forces between each type of organic matter and UF membrane.The mechanisms for different mem-brane flux declines caused by the organic matters under the same operation condition were explained.A strong electrical double layer repulsion existed between the organic matters and the UF membrane ,but the LW energy and acid-base energy differed.The different effective ranges of the total interface forces were the main mechanism for strong membrane fouling caused by sodium alginate.The same effective ran-ges of the total interface forces applied to protein ,humic acid and membrane fouling.Compared with hu-mic acid ,protein easily caused membrane fouling because of the small repulsive force barrier between protein and UF membrane.Understanding the membrane fouling mechanism by XDLVO theory will bene-fit the choice of the fouling control strategy.Key words :organic matter ;UF membrane ;membrane fouling ;interface effect第29卷第9期2013年5月中国给水排水CHINA WATER &WASTEWATER Vol.29No.9May 2013很多研究报道了不同影响因素对膜污染的影响[1 4],但关于污染物引起超滤膜膜污染时的界面作用则多集中于电性或亲疏水性等片面的特性,对于污染物与超滤膜界面上的作用力则研究较少。
超滤过程中膜的吸附现象是 造成膜污染的关键 Solute Adsorption as
超滤过程中膜的吸附现象是造成膜污染的关键So lu te A dso rp ti on as an I m po rtan t Sou rce of Fou lig in U ltrofiltrati on天津大学 邓玲 王晔摘要膜过滤过程可认为是通过多层阻力的传质现象,这里所说的阻力包括膜阻力、凝胶层阻力、浓差极化层阻力,从流体动力学观点来看,膜过滤是由一种或多种阻力制约着的传质过程。
在膜过滤中,截留物在膜表面的吸附会增加过滤阻力,而这一现象常常被忽视。
本文将介绍超滤过程中的微粒吸附对总阻力的影响所作的部分试验研究。
AbstractT he p rocess of m em b rane filtrati on can be analyzed as a p henom enon of tran sfer of m ass th rough som e resistance in series.T hese are generally said to be:the m em b rane,the sem iso lid gel laye,and the concen trati on po lar2 izati on.A cco rding to the hydrodym ics of the system one o r m o re of these resistance w ill con trel the tran sefer of m ass.A no ther p he2 nom enon often neglected and w h ich acts as an added resistance to p erm eate flux is the ad2 so rp ti on of the rejected sp ecies on to the m em2 b rane suface.In th is p ap er w e w ill reo rt som e exp eri m en ts done to analyze the influence of m acrom o lecu lar adso rp ti on on the to tal resis2 tance to tran sfer of m ass in u ltrofiltrati on.关键词:过滤阻力 吸附 超滤Key W ords:fitrati on resistance adso rp2 ti on u ltrofiltrati on1 前言膜污染会引起过滤速率的降低,这是膜过滤中一个难以解决的问题,为了找到膜污染产生的原因及其预防方法,人们对膜污染进行了大量的研究。
不同有机物组分对膜污染影响的中试研究
不同有机物组分对膜污染影响的中试研究
辛 凯1 马永恒Biblioteka 董秉直2( ) 上海 2 上海 2 1 同济大学环境科学与工程学院 , 0 0 0 9 2; 2 同济大学长江水环境教育部重点实验室 , 0 0 0 9 2
混凝沉淀和超滤膜联用的技术对某低浊湖水进行中试研究 。 试验结果 摘要 采用粉末活性炭 、 / 表明 , 采用的超滤膜及其工艺系统不仅能有效 地 去 除 浊 度 及 悬 浮 颗 粒 , 还可将 C O DMn 由 4. 1 7m L g / 降至 3m 弱疏水 、 极 性 亲 水 和 中 性 亲 水 四 种 组 分, 研究不同 L 以下 。 试验将有机物分离为强疏水 、 g 预处理和超滤膜能有效去除疏水性和极性 亲 水 性 有 机 物, 但 组分对膜污染的影响 。 试验结果显 示 , 对中性亲水性有机物的去除效果 较 差 。 反 冲 洗 能 有 效 清 除 累 积 在 膜 内 的 疏 水 性 和 极 性 亲 水 性 有 机 物, 但难以清洗中性亲水性组分 。 药剂清洗可有效去除中性亲水性有机物 。 疏水组分造成膜的可逆 污染 , 而中性亲水组分导致膜的不 可 逆 污 染 。 三 维 荧 光 分 析 表 明 , 造成不可逆污染的有机物主要在 / E x 2 3 8 E m 3 4 5 区域响应 。 关键词 饮用水处理 超滤膜 膜污染 有机物组分 三维荧光
表 1 原 水 水 质 指 标
水温 /℃ 2 9. 1~ 3 1. 5 ( ) 2 8. 2 H p 8. 3 4~ 7. 7 6 ( ) 7. 7 9 浊度 / NTU 8. 8 4~ 2 1. 1 ( ) 1 3. 7 7 C O DMn / / m L g 2. 6 2~ 5. 2 0 ( ) 4. 1 7 UV 2 5 4 / c m-1 0. 0 8~ 0. 1 7 4 氨氮 / / m L g 0. 0 6~ 0. 1 4
有机物不同组分对于超滤膜污染的中试试验
有机物不同组分对于超滤膜污染的中试试验马永恒;董秉直【摘要】该文通过混凝+沉淀+超滤联用工艺中试试验,探讨中试规模超滤膜对于原水中有机物亲水/疏水性组分、不同分子量的分布以及有机物属性的去除规律.试验得出,极性亲水性组分和中性亲水性组分经膜过滤DOC浓度下降明显,最容易被膜截留,造成膜通量下降.同时,在混凝沉淀阶段,可以有效去除6 000~1 000 Daltons范围的较大分子有机物,超滤膜去除有机物效率不高,且水力反冲洗可有效恢复膜通量.经过三维荧光光谱分析,试验原水主要成分为氨基酸(包括色氨酸和酪氨酸)、类蛋白质,对药洗液分析得出酸洗的效果不太明显,只清洗掉了少量的酪氨酸、类蛋白质和腐殖质,而碱洗则大量清洗掉截留吸附在膜表面的类蛋白质.原水中影响膜污染的主要金属离子为Ca2+和Mg2+,经过超滤膜的物理截留和吸附作用,这些金属离子主要以氢氧化物或氧化物等形式被膜所截留,堵塞膜孔,可通过酸洗得以恢复.%Through the pilot-scale experiment of coagulation-sedimentation-UF membrane, membrane s operation situation in treating water in a river was investigated. The paper analyzed the characteristics of the raw water, including the hydrophilic/hy-drophobic properties, molecular weight(MW) distribution, and 3D-EEM analyse. From the results of MW distribution, it could be concluded that: the coagulation-sedimentation section removed some organic matters of bigger MW of 6 000 to 1 000 Daltons; moreover, the UF membrane could remove organic matters of these MW a little, and water backwashing could effectively recover the membrane flux. The metal ions influenced the membrane fouling are mainly Ca2+and Mg2+,intercepted and adsorbed on the membrane in forms of hydroxides or oxides.【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2011(030)005【总页数】10页(P19-27,71)【关键词】微污染原水;亲疏水性;分子量分布;三维荧光;膜污染【作者】马永恒;董秉直【作者单位】上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海200092;同济大学环境科学与工程学院,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU9911 引言近年来,随着膜制造技术的迅速发展,膜的性能不断提高,价格不断降低,膜处理技术国内得到迅速发展,在饮用水处理方面得到极大应用[1]。
正渗透处理污水过程中的膜污染分析
正渗透处理污水过程中的膜污染分析发布时间:2021-11-02T13:49:59.715Z 来源:《基层建设》2021年第21期作者:王建华[导读] 摘要:随着城市化进程的加快,人们用水需求越来越高,产生的污水也越来越多,很多污水经过处理都是可以循环利用的,这样可以避免水资源的浪费。
大庆油田水务公司东风水厂 163000摘要:随着城市化进程的加快,人们用水需求越来越高,产生的污水也越来越多,很多污水经过处理都是可以循环利用的,这样可以避免水资源的浪费。
本文主要从整体角度出发,以污水为驱动液体,对正渗透方法在污水处理中的膜污染行为进行了一些概述。
关键词:正渗透处理;生活污水;膜污染从目前的情况来看,我国经济呈一个稳定发展的水平,城市建设速度也越来越快,城市人口数量呈一个递增的趋势,城市化快速发展的背后我们也看到了越来越严重的生态问题。
在对城市污水处理中,对很多污水处理是存在较大的局限性,除了对少部分污水进行处理然后二次循环利用外,更多的生活污水是将其排放到自然水体中,这些污水中存在很多杂质,随着污水排放对生态环境造成了极大的影响。
一、膜方向对正渗透过滤性能上产生的影响正渗透膜本身结构具有一定的不对称性,其结构特点较为明确,表现为分离和支撑两种结构性,在两种内部结构中,都是可以向着驱动液偏移的,所以从某种程度上来说,不同的内部结构,其偏移方式都是不一样的,不管是分离层向着驱动液偏移,还是分离层向着原料液偏移,与支撑层之间的偏移都是存在较大的差异性。
这对于膜方向有着较大的影响,特别是对于膜通量影响,使得正渗透处理过程中,污水处理达不到一个标准指标。
根据相关调查数据显示,分离层在向着驱动液偏移的这个过程所产生的通量,是要远高于分离层向着原料液偏移所产生的通量,导致这种原因产生的最直观的因素在于原料液和驱动液的浓度差不对等,浓度极差比较大。
在使用AL-FS膜的时候,其膜方向呈一个动态变化的趋势,在分离层对污水进行处理的时候,其浓度就会呈现差极化特定啊,支撑层一侧的污水会稀释内部浓度差,使用AL-DS膜的时候,其分离层一侧的污水就会稀释外浓度差,支撑侧的污水会发生浓缩型内浓度差变化。
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上海交通大学硕士学位论文
ABSTRACT
behavior was also affected by the BSA retention of the membrane. In the FO process, the water and salt flux performance was strongly influenced by the internal concentration polarization (ICP) and also dependent on the membrane orientation. Increasing the foulant concentration, ionic strength and divalent ions concentration in the feed solution as well as salt concentration in the draw solution and lowering the pH promoted the humic acid fouling on the porous support layer of the FO membrane, whereas the cross-flow velocity had little effect on the flux decline with the FO porous support layer towards the feed solution. In addition, humic acid fouling on the FO membrane was less severe with the active layer facing the feed solution than that with the active layer facing the draw solution. UF and FO membrane fouling by the organic macromolecules was affected by the coupled chemical and physical aspects. Despite of different types of organic foulants and membranes, electrostatic repulsion between the foulant-foulant and foulant-membrane was one of the most significant factors affecting fouling. Foulant-membrane interaction dominated the initial flux decline, while the long-term flux behavior was governed by the foulant-foulant interaction. Keywords: ultrafiltration (UF), forward osmosis (FO), bovine serum albumin (BSA), humic acid, limiting flux, concentration polarization
This study investigated the organic macromolecules fouling on the pressure-driven ultrafiltration (UF) membrane and osmotically-driven forward osmosis (FO) membrane. Protein and humic acid, two types of ubiquitous identified membrane organic foulants, were chosen as the model foulants. It was found that the hydrodynamic conditions (initial flux and cross-flow velocity) and feedwater composition (foulant concentration, pH, ionic strength, and divalent ions concentration) played a significant role on the organic fouling of these two types of membranes. During the bovine serum albumin (BSA) ultrafiltration, drastic flux reduction was observed at high initial flux and/or low cross-flow velocity. A limiting flux existed during BSA filtration, beyond which membrane flux can not be sustained. Further increase in pressure over the limiting value did not enhance the stable flux. Foulant concentration had no effect on the stable flux, although the rate approaching to the stable flux increased proportionally with increasing foulant concentration. Fouling was most severe at the isoelectric point (IEP) of BSA (pH 4.7), where the electrostatic repulsion between foulant molecules is negligible. Membrane fouling became less severe at pHs away from the IEP. Increasing the ionic strength at pH 3.0 promoted severe fouling likely due to electric double layer (EDL) compression. On the other hand, the flux behavior was insensitive to salt concentration at pH 4.7 due to the lack of electrostatic interaction. At a solution pH of 5.8, effect of ionic strength on long-term flux behavior was directly opposite to that on the transient behavior. While the long-term flux was lower at higher ionic strength due to EDL compression, the transient
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上海交通大学硕士学位论文
摘要
响与较长时间内的膜通量的影响刚好相反。由于压缩双电层作用,离子 强度越高时,较长时间的膜通量越低;而短时间的膜通量变化却与超滤 膜对牛血清蛋白分子的截留有关。 在正渗透膜过程中,水通量与盐通量受到内部浓差极化的强烈影响, 并与膜的朝向非常相关,其它条件相同时,当膜的活性层朝向驱动液时 的水通量要比活性层朝向原料液时高。在正渗透膜污染实验中,当活性 层朝向驱动液时,增加原料液中的污染物浓度、溶液离子强度和水质硬 度,降低 pH 值,以及增加驱动液中盐的浓度,都能促进腐殖酸对膜的污 染,而错流速率对膜通量的下降情况几乎没有影响。膜的活性层朝向原 料液时,腐殖酸对膜的污染程度相对于活性层朝向驱动液时减轻。 有机物对超滤膜和正渗透膜的污染是受到化学和物理因素的共同作 用的结果。尽管实验中选用了不同的有机污染物来分别研究两种不同膜 分离过程的膜污染,但是结果发现,污染物与污染物,以及污染物与膜 之间的静电排斥作用是影响膜污染的一个重要因素。污染物与膜之间的 相互作用,支配着起始阶段膜通量的下降,而污染物与膜上已经沉积的 污染物之间的相互作用,则决定着长时间运行过程中膜通量的变化行为。
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日期: 年 月 日
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日期: 年 月 日
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本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
关键词:超滤,正渗透,牛血清蛋白,腐殖酸,极限通量,浓差极化
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上海交通大学硕士学位论文
ABSTRACT
The Study of Membrane Fouling during Ultrafiltration and Forward Osmosis by Organic Matters
ABSTRACT